导读
在全球能源结构转型与"双碳"目标推进的背景下，风电行业正迎来高速发展与技术革新的关键阶段。风电场运营效率与发电量预测的准确性，直接关系到电网稳定性与项目经济性。然而，传统仿真工具在面对大规模、高分辨率 风资源分析时，常受限于计算效率与硬件成本，难以满足实时评估与智慧调度的业务需求。
本文将分享神工坊®为某风电整机头部企业提供的仿真软件并行架构升级 解决方案。通过基于国产超算平台"神威·太湖之光"的swOpenFOAM高性能改造，我们助力客户实现了仿真效率的跨越式提升，推动其风资源评估与风功率预测系统走向智能化、产品化，成为行业技术标杆。
智慧风场平台界面
01 客户需求分析
该客户作为风电整机领域的头部企业，长期致力于风电场全生命周期数字化管理与效能优化。随着业务规模扩大与风电入网调度要求的提升，客户面临以下四大核心挑战：
1. 高分辨率仿真需求
需对风机布局、尾流效应、复杂地形等进行精细化模拟，仿真网格规模达数千万级别。
2. 实时性要求高
风资源评估与发电量预测需在有限时间内完成，支持动态调度决策。
3. 现有资源瓶颈
基于通用硬件与开源CFD软件的传统方案，计算耗时过长，无法满足工程进度与成本控制要求。
4. 系统集成与产品化
将仿真能力嵌入自有智慧风场平台，实现技术成果的规模化复用与对外输出。
02 解决方案
「仿真软件并行架构升级」仿真解决方案
通过高性能改造，神工坊 ®能够让您的软件快速拥有 大规模并行 的能力，适配超级计算机 发挥出极限性能 。基于高性能数值模拟框架，可以低代码开发的同时 高效实现物理模型和求解器，从而快速转化为软件工具。
「仿真软件并行架构升级」业务技术架构图
2.1 HSF-UNAT 性能可移植加速库
将开源CFD软件OpenFOAM深度适配"神威·太湖之光"异构众核架构，完成从编译、移植到精度验证的全流程保障。
针对申威26010处理器特点，设计统一从核加速接口，对通量计算、稀疏矩阵运算等热点进行众核并行优化，提升数据访存连续性。
HSF-UNAT 技术架构图
2.2 HSF-UNAP 高可扩展数值方法库
通过对scotch网格剖分参数的精细化调优，实现计算与通信负载的高效均衡，将通信等待时间降低至原来的十分之一。
将原GAMG求解器中的Gauss-Seidel光顺算法替换为Chebyshev迭代法，解决并行依赖问题，单算例求解时间缩短约70%。
HSF-UNAP 技术架构图
03 效果展示
该「仿真软件并行架构升级」业务标杆案例通过系统性移植、深度优化与工程化部署，实现了技术效能与业务价值的多重突破，在计算精度、并行效率、运行性能及业务产出等方面均取得显著成效。
一系列加速方法应用后的算例运行时间与加速比
1. 运行稳定可靠
完成swOpenFOAM在国产神威·太湖之光平台上的完整编译与移植，系统长期运行稳定，满足企业生产环境要求。
2. 计算结果精确一致
经对比验证，相同算例在神威平台上的计算结果与原有平台高度一致，绝对误差仅10⁻⁷量级，完全符合工程仿真精度需求。
3. 大规模并行扩展性优异
在千万至近亿级网格规模下均表现出良好扩展能力。其中，3000万网格在64-512核范围内、9000万网格在64-256核范围内，基本保持线性加速，并行效率显著。
4. 编译优化增益显著
在保证结果精度无差的前提下，选择适配客户的优化选项，可带来3倍以上的性能提升，实现成本与效率的最佳平衡。
5. 整体性能大幅提升
经架构升级与多维度优化，仿真求解模块整体性能提升4.2倍 ，显著缩短风资源评估周期，支撑实时仿真与快速决策。
6. 业务成果规模化落地
优化后的仿真系统已成功集成至客户自有平台，并产品化部署。截至目前，已支持完成全球超2000个风资源项目的设计与评估。依托该平台开发的智慧风场平台已推广应用，成为行业智慧调度标杆。
基于swOpenFOAM的智慧风场平台
04 结语
该智慧风场平台项目案例不仅是仿真软件在国产超算平台上的一次成功适配，更是CAE仿真技术与能源行业智慧化转型紧密结合的典范。未来，神工坊®将持续深耕**"超算+AI"混合数值引擎** 研发，为更多"国之重器"行业提供**"算得快、算得准、用得起"**的仿真定制化解决方案，助力中国智造在能源转型与数字化升级的浪潮中抢占先机。
"超算+AI"混合数值引擎 技术架构图
